Анализ и синтез систем управления

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...3

1.      Сущность и задачи анализа и синтеза систем управления ……………….4

2.      Виды анализа и синтеза……………………………………………………...5

3. Принципы анализа и синтеза систем управления…………………………..8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..16

ВВЕДЕНИЕ

Системный подход посвящен решению системных задач, в которых объект исследований представляется в виде систем. Системные задачи могут быть двух типов: системного анализа или системного синтеза. Задача анализа предполагает определение свойств системы по известной ее структуре, а задача синтеза - определение структуры системы по ее свойствам.

Главная практическая задача системного подхода в исследовании систем управления состоит в том, чтобы, обнаружив и описав сложность, обосновать такие дополнительные физически реализуемые связи, которые бы, будучи наложенными на сложную систему управления, сделали ее управляемой в требуемых пределах, сохранив при этом такие области самостоятельности (следовательно, слабой предсказуемости), которые способствовали бы повышению эффективности системы. Включенные новые обратные связи должны усилить благоприятные и ослабить неблагоприятные тенденции поведения системы, сохранив и укрепив ее целенаправленность, но ориентируя ее на интересы надсистемы.

Главная практическая задача системного подхода в исследовании систем новой системы:

-разработка требований к системе управления;

-разработка программ реализации требований к системе управления;

-реализация разработанных требований к системе управления.

Целью данной работы является изучение анализа и синтеза систем управления.

Объектом контрольной работы являются сущность, задачи и виды анализа и синтеза.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить сущность анализа и синтеза;

- определить виды анализа и синтеза;

- определить и изучить задачи анализа и синтезе систем управления.

1. Сущность и задачи анализа и синтеза систем управления

Под анализом систем управления понимается процесс исследования, основанный на декомпозиции системы управления с последующим определением ее статических и динамических характеристик составляющих элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами системы и окружающей среды.

Целью анализа системы управления являются:

- детальное изучение системы управления для более эффективного использования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствования или замене;

- исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы пользования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствования или замене:

- исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выбора наилучшего варианта.

К задачам анализа систем управления относятся:

1.            определение объекта анализа;

2.            определение функциональных особенностей системы управления;

3.            определение количественных и качественных показателей системы управления;

4.            оценивание и оценка эффективности системы управления;

5.            обобщение и оформление результатов анализа.

Под синтезом понимается процесс создания (совершенствования; организации; проектирования) систем управления. Синтез систем управления осуществляется путем определения, последующего согласования статических и динамических характеристик системы, обеспечивающих в совокупности максимальную степень соответствия системы поставленным задачам.

Целью синтеза системы управления являются:

- создание новой системы управления, на основе новых достижений пауки и техники;

- совершенствование существующей системы управления на основе вы явленных недостатков, появление новых задач и требований.

Синтез представляет собой многошаговый итеративный процесс. К задачам синтеза систем управления относятся:

- формирование замысла и цели создания системы;

- формирование вариантов облика новой системы;

- приведение описания варианта облика системы во взаимное соответствие;

- оценка эффективности вариантов и принятие решения о выборе облика новой системы;

- разработка требований к системе управления;

- разработка программ реализации требований к системе управления;

- реализация разработанных требований к системе управления.

2. Виды анализа и синтеза

Выделим следующие виды анализа и синтеза систем управления:

- структурный анализ и синтез систем управления;

- функциональный анализ и синтез систем управления;

- информационный анализ и синтез систем управления;

- параметрический анализ и синтез систем управления.

Сущностью структурного анализа является определение статических характеристик систем по известной ее структуре. Структурный анализ проводится с целью исследования статических характеристик системы путем выделения в ней подсистем и элементов различного уровня и связей между ними.

Объектами исследования структурного анализа являются различные варианты структур системы управления, которые формируются в процессе ее декомпозиции.

Сущностью структурного синтеза является, разработка (создание, проектирование, совершенствование, реорганизация и организация системы), которая должна обладать желаемыми свойствами. Структурный синтез проводится с целью обоснования множества элементов структуры, отношений и связей, обеспечивающих в совокупности максимальную степень соответствия заданным требованиям. Объектами исследования структурного синтеза являются различные варианты разрабатываемых (совершенствуемых) структур системы управления.

Сущностью функционального анализа является определение динамических характеристик систем на основании принятых алгоритмов ее функционирования динамических характеристик систем на основании принятых алгоритмов ее функционирования.

Функциональный анализ проводится с целью определения динамических характеристик системы путем исследования процессов изменения ее состояний с течением времени на основе принятых алгоритмов (способов, методов, принципов, концепций) управления.

Объектами исследования функционального анализа является реализуемые системой методы и алгоритмы управления, включая общий алгоритм функционирования, содержащий все основные этапы (фазы, функции) управления, и частные методы и алгоритмы, направленные на выполнение отдельных этапов управления (формирование цели управления, сбор и обработка необходимой информации, принятие решений, планирование, организация, контроль, выполнение решений и д. р).

Сущностью функционального синтеза является обоснование динамических характеристик системы управления, которые должны обладать желаемыми свойствами.

Целью функционального синтеза является обоснование оптимальных или рациональных характеристик процессов функционирования системы управления, т.е. процессов изменения ее состояний с течением времени в соответствии с поставленной целью.

Сущностью информационного анализа является определение объекта и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для известной структуры и алгоритма функционирования системы управления.

Информационный анализ выполняется с целью исследования количественных и качественных характеристик информации, используемой в системе управления.

Объектами исследования являются информационные процессы, протекающие в системе управления.

В системах управления выделяются следующие информационные процессы:

-сбор, прием, восприятие информации (эти процессы отражают взаимодействие системы с внешней средой);

-передача информации между отдельными подсистемами системы;

-переработка, анализ, отбор информации, создание новой информации;

-использование информации;

-передачу информации из системы во внешнюю среду.

Сущностью информационного синтеза является обоснование необходимого объема и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для разрабатываемой структуры и алгоритма функционирования системы управления. Информационный синтез дополняет задачи функционального анализа, что осуществляется с целью определения требуемых качественных и количественных характеристик информации, используемой в процессе функционирования системы управления.

Сущностью параметрического анализа является определение необходимой и достаточной совокупности показателей, характеризующих все исследуемые свойства системы и формирование зависимостей, характеризующих суммарный эффект от применения системы или ее элементов.

Целью параметрического анализа является оценка эффективности системы управления на основе определения количественных значений ее показателей.

Объектами исследования параметрического анализа являются частные и обобщенные показатели системы, образующие иерархическую структуру.

Сущностью параметрического синтеза является обоснование необходимой и достаточной совокупности показателей, позволяющих оценивать желаемые свойства разрабатываемой системы и ее суммарный эффект.

Целью параметрического синтеза является комплексное определение согласованных и сбалансированных по уровням исследования системы требуемых значений ее показателей, включая общие показатели эффективности управления, а также частные показатели структуры, процессов функционирования информации.

Системный подход требует многоуровневого изучения системы управления. Выделяются следующие уровни анализа и синтеза систем управления: внешний; исходный; общесистемный; системный.

3. Принципы анализа и синтеза систем управления

Принцип физичности — всякой системе (независимо от ее природы) присущи законы (закономерности), возможно уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи ее существования и функционирования . Принцип физичности включает несколько постулатов.

Постулат целостности. Сложная система управления должна рассматриваться как единое целое.

Система - не множество подсистем, а целостный объект, допускающий различные членения на подсистемы. Поэтому система не тождественна никаким ее членениям. Сущность постулата целостности состоит в том, что ни при композиции, т.е. объединении подсистем в систему, ни при

декомпозиции, т.е. членении системы, не допустима потеря понятий, а также в том, что композиция и декомпозиция должны осуществляться в направлении генерирования характеризующей систему информации более высокого качества.

Выявление целостности требует учета всех взаимосвязей внутри системы, а также системы со средой. Необходимо выявить системное свойство, его содержание, механизм образования, факторы, которые препятствуют его появлению или снижают его уровень. Необходимо понять, какие свойства подсистем подавляются общесистемным свойством, каков механизм этого подавления и в каких условиях оно теряет силу.

Применение постулата целостности состоит в раскрытии и накоплении сведений о системных свойствах на всех этапах исследования и в обобщение их в понятия, а затем — в применении этих понятий к подсистемам при исследовании их порознь после декомпозиции. Рациональность декомпозиции

Принцип моделируемости. Сложная система представима конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань ее сущности. Этот важный принцип дает возможность исследовать определенное свойство сложной системы при помощи одной или нескольких упрощенных (узкоориентированных) моделей.

Модель ориентированная на определенную группу свойств сложной системы, всегда проще самой системы. Создание полной модели для сложной системы всегда бесполезно, так как такая модель будет столь же сложной, как и система.

Принцип моделируемости включает несколько постулатов. Постулат действий. Для изменения поведения системы требуется прирост воздействия, превосходящего некоторое пороговое значение. Изменение поведения сложной системы может быть связано с энергетикой, с веществом и с информацией, которые, накапливаясь, проявляют свое влияние скачкообразно, путем качественного перехода. Одновременное энерго и информационное воздействие может привести к такому же результату, как энергетическое, с более высоким уровнем.